Tiết kiệm tiêu thụ điện năng đối với các Trung tâm dữ liệu - Bài 1

Tiêu thụ điện năng không được xem là một tiêu chí đặc thù trong việc thiết kế một TTDL, nhưng nó thường không được quản lý một cách hiệu quả theo đúng nghĩa của một chi phí. Các chi phí về điện năng trong suốt vòng đời của một TTDL đều lớn hơn các chi phí dành cho hệ thống điện năng gồm cả UPS và cũng có thể lớn hơn chi phí cho các thiết bị CNTT. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng  này là do:

·          Chi phí điện năng được thanh toán sau khi các chi phí khác được trả và thường không có mối liên hệ rõ ràng với bất kỳ các quyết định hay các hoạt động nào cụ thể của doanh nghiệp. Vì thế, các chi phí này được coi là các chi phí không thể tránh khỏi.

·          Các công cụ để xác định cơ cấu các chi phí điện năng của các TTDL hiện vẫn chưa được phổ biến rộng rãi và thường không được sử dụng trong quá trình thiết kế TTDL.

·          Các chi phí điện được thanh toán thường không giới hạn trong trách nhiệm hay ngân sách của tất cả các chi phí hoạt động cho TTDL.

·          Chi phí điện năng cho TTDL có thể được bao gồm trong một hóa đơn tiền điện lớn hơn và có thể không được giải trình một cách riêng rẽ.

·          Các nhà lãnh đạo doanh nghiệp không được cung cấp đủ thông tin trong suốt quá trình đưa ra kế hoạch và các quyết định mua bán liên quan tới các khoản chi phí điện năng về sau.

Như vậy, chỉ bằng các quyết định đơn giản, chúng ta có thể loại bỏ được những chi phí không đáng có trong quá trình thiết kế một TTDL, giúp tiết kiệm từ 20-50% chi phí điện năng, thậm chí, nếu đảm bảo được tính đồng bộ thì còn có thể tiết kiệm tới 90% chi phí.

Chi phí tiêu thụ điện năng là gì?

Với mức chi phí phổ biến là 0,12USD/kWh thì mức chi phí tiền điện hằng năm cho hệ thống CNTT cũng xấp xỉ 1000USD. Và trong suốt vòng đời 10 năm của một TTDL, trung bình chi phí sẽ lên tới xấp xỉ 10.000USD/kW tải.

Theo quy luật chung, gần một nửa lượng điện năng được sử dụng trong một TTDL dồn về các tải CNTT. Nửa kia được sử dụng trong thiết bị hạ tầng vật lý mạng tối thiết bao gồm các thiết bị nguồn. Điều này có nghĩa, với mỗi kW tải thiết bị CNTT, chi phí điện năng tính trong 10 năm là xấp xỉ 20.000USD. Chẳng hạn, một trung tâm dữ liệu tiêu thụ 200 kW sẽ có chi phí tính trong 10 năm là 4.000.000USD. Đây chỉ là chi phí hữu hình của bất cứ một tổ chức nào, các chuyên gia CNTT nên tìm hiểu xem chi phí này đang đi đâu. Cần lưu ý là chi phí này hoàn toàn có thể tránh được.

Năng lượng đi về đâu?

Lưu ý rằng tất cả năng lượng do TTDL tiêu thụ đều có kết thúc là nhiệt năng tỏa ra và được thải ra bên ngoài phòng vào không khí.

Chiller: Làm lạnh (33%)

Humidifier: Giữ ẩm (3%)

CRAC: Thiết bị điều hòa không khí phòng máy (9%)

IT Equipment: Thiết bị CNTT (30%)

PDU: Thiết bị phân bổ nguồn (5%)

UPS: Lưu điện (18%)

Ngoài ra còn có: Thiết bị chuyển mạch/máy phát điện (1%) và hệ thống chiếu sáng (1%)

TTDL trên được cho là có hiệu quả 30%, dựa trên tỉ lệ nguồn điện vào thực tế đi tới tải thiết bị công nghệ.

Hiệu quả là một thước đo không chuẩn xác!

Nhiều tranh luận xung quanh việc sử dụng từ “hiệu quả” khi đo tiêu thụ điện năng. Việc sử dụng từ “hiệu quả” trong kỹ thuật để lượng hóa TTDL sẽ dẫn đến sự nhầm lẫn. Nhiều ý kiến cho rằng sẽ trở nên rõ ràng hơn khi việc tiêu thụ điện năng (kW) được sử dụng theo hệ mét, chứ không phải là hiệu quả được tính theo hệ mét. Chẳng hạn, nếu hai thiết bị khác nhau trong một TTDL có hiệu quả tương ứng là 50% và 80%, chúng ta chưa thể kết hợp hiệu quả của chúng vào một con số duy nhất có liên quan đến chi phí. Trên thực tế, chi phí điện năng sẽ phụ thuộc vào khối lượng năng lượng đi qua mỗi thiết bị. Hơn nữa, một vài thiết bị như máy tính hay hệ thống chiếu sáng có hiệu quả tiết kiệm bằng 0, đó là một khái niệm gây nhầm lẫn và không phản ánh thông tin nào về mặt định tính liên quan tới việc sử dụng điện năng.

Ngược lại, việc tiêu thụ điện năng dùng hệ mét sẽ trở lên đơn giản và rõ ràng hơn. Tổng điện năng tiêu thụ đơn giản là tổng lượng tiêu thụ của tất cả các thiết bị trong TTDL. Nếu một thiết bị sử dụng 10USD tiền điện mỗi tháng, còn thiết bị khác tiêu tốn 20USD, chúng ta chỉ cần làm phép tính đơn giản để cộng tổng tất cả các giá trị này lại. Vì thế, tài liệu về việc tiêu thụ điện năng sẽ là các số liệu định lượng chứ không phải là một thuật ngữ chung chung và mơ hồ là “hiệu quả”.

Giá trị của một Wat

Điện năng được bán theo đơn vị năng lượng kilowatt-giờ (kW-h). Đây là lượng năng lượng được phát ra trong một giờ ở mức 1000 Wat (1kW). Sự phân biệt sự khác nhau giữa điện năng và năng lượng rất quan trọng cho việc phân tích kinh tế. Chi phí điện năng gồm những loại chi phí liên quan tới các hệ thống truyền tải năng lượng và gia tăng cùng với mức độ thiết kế phân bổ năng lượng của toàn hệ thống. Các chi phí như chi phí cho UPS, chi phí máy phát điện, chi phí điều hòa không khí và các chi phí cho thiết bị phân bổ nguồn là các ví dụ về việc chi phí được chi phối bởi công suất điện năng. Chi phí về năng lượng là các chi phí liên quan đến việc sử dụng điện năng.

Một nguyên lý mấu chốt, việc giảm tiêu thụ năng lượng có thể làm giảm dung lượng điện liên quan tới các chi phí nói chung cũng như các chi phí điện năng nói riêng. Đó chính là việc thực thi giúp tiết kiệm điện năng và trong nhiều trường hợp có thể cũng tiết kiệm các chi phí về cơ sở hạ tầng mạng tối thiết, chi phí được chi phối trước tiên bởi nhu cầu điện năng. Một nguyên lý song song với nó, cũng là mấu chốt để hiểu vấn đề đó là có sự khác biệt giữa việc giảm tiêu thụ năng lượng tạm thời và giảm mãi mãi. Việc tiết kiệm tạm thời giống như việc cắt nguồn cung cấp điện ở một số đường dây khi nhu cầu chung về điện lớn hơn khả năng cung cấp hay chế độ quản lý nguồn của máy chủ giúp giảm chi phí điện năng nhưng không nhất thiết làm giảm tỷ lệ điện năng của các hệ thống hạ tầng vật lý mạng tối thiết cũng như các chi phí liên quan tới hạ tầng vật lý mạng tối thiết. Sự thay đổi mang tính vĩnh cửu hay mang tính cơ cấu như các máy chủ hiệu quả cao hay các hệ thống UPS hiệu quả cao làm giảm cả chi phí điện năng và các chi phí về hạ tầng. Những nguyên lý này được thể hiện trong Bảng 1 cùng với ví dụ về số lượng tiết kiệm được.

Bảng 1 – Lợi ích kinh tế của việc tiết kiệm một kW tiêu thụ điện năng trong một TTDL

Trong ví dụ trên, TTDL thừa 2N và hoạt động tại công suất tải phổ biến là 30%. Lưu ý rằng, đối với một TTDL không có sự dư thừa, lượng tiết kiệm được có thể bị giảm xuống rất lớn, đến khoảng một nửa so với mức trên. Thường thì không phải tất cả nguồn và các yêu cầu về công suất làm mát lắp đặt sẵn đều có thể tiết kiệm được bởi việc giảm mang tính cơ cấu, lượng tiết kiệm được có thể còn giảm hơn nữa. Tuy nhiên, nhìn chung, chúng ta có thể có được mức ước lượng hợp lý là tiết kiệm mang tính cơ cấu gấp hai lần mức tiết kiệm tạm thời.

Điểm mấu chốt ở đây để hiểu vấn đề là có hai hình thức giảm tiêu thụ năng lượng: Một loại tránh tiêu thụ năng lượng, nhưng không giảm các yêu cầu về công suất nguồn, và một loại cho phép giảm công suất nguồn lắp đặt. Chúng ta sẽ gọi loại giảm việc tiêu thụ mà tránh việc sử dụng năng lượng mà không giảm công suất nguồn lắp đặt là “tránh tiêu thụ năng lượng tạm thời” và loại cho phép giảm công suất nguồn lắp đặt là “tránh tiêu thụ năng lượng mang tính cơ cấu”. Thêm nữa, đối với TTDL, một quy luật chung là tránh tiêu thụ mang tính cơ cấu có giá trị xấp xỉ 2 lần tránh tiêu thụ năng lượng tạm thời.

(Còn tiếp)

(Nguồn: Tạp chí Tin học tài chính)